Усилитель мощности класса А КУРСАЧ (стр. 2 из 3)
Типовые данные усилителя
Напряжение питания 14 в
Коллекторный ток 420 ма
Выходная мощность 2 вт
Входное сопротивление 30 ом
Сопротивление нагрузки 30 »
Усиление по мощности 36 дб
Искажения 5%
Ширина частотной характеристики 7 кгц
Диапазон рабочей температуры от -40 до +70оС
3.2. Самобалансный двухтактный выходной каскад в режиме класса А
Два варианта выходного двухтактного каскада, работающего в режиме класса А на однотипных транзисторах средней мощности, показаны на рис.3,а и б.
Отличительным свойством схемы является то, что сбалансированный режим может быть получен без согласования транзисторов. В обеих схемах каскад на транзисторе Т2 собран по схеме с общей базой. Входное полное сопротивление по переменному току со стороны эмиттерного входа транзистора Т2 значительно меньше сопротивления смещения 2,4 ком. Таким образом, переменная составляющего коллекторного тока транзистора Т1, протекает через эмиттер транзистора Т2. Поскольку коэффициент 
любого транзистора почти равен единице, то коллекторный ток транзистора Т1 примерно равен коллекторному току Т2, но находится с ним в противофазе, в результате чего и обеспечивается балансная работа двухтактного каскада.Выходной трансформатор Тр1 рассчитан так, что сопротивление нагрузки, приведенное к каждой половине первичной области, составляет 7,5 ком.
В схеме на рис.3,а режим Т1, стабилизирован параллельной отрицательной обратной связью с коллектора на базу. В схеме рис.3, б режим Т1 стабилизирован последовательной отрицательной обратной связью в цепи эмиттера.
В схеме могут применяться как германиевые, так и кремниевые транзисторы. Хороший баланс поддерживается даже при использовании транзисторов, характеристики которых значительно разнятся. Эта схема может работать только в режиме класса А.
Оценка схемы дана только для транзисторов средней или низкой мощности. Для усилителей большой мощности режим класса А непрактичен из-за высоких потерь в цепях смещения постоянного тока.
Рис.3. Самобалансный двухтактный выходной каскад.
3.3. Усилитель мощности на МДП-транзисторе
Практическая схема такого усилителя показана на рис.4. Входной L1С1-контур и выходной L2С2-контуры обычно синхронно перестраиваются и настроены на частоту входного сигнала.
Эквивалентное сопротивление Rэ выходного контура Rэ=P2p2/(RL+Rн'), где р=Sqr(L2/C2), Rн' - сопротивление нагрузки, внесенное в колебательный контур; RL - активное сопротивление потерь; Р2 - коэффициент включения контура. Величина Rн'=Rн/n22, где n2 - коэффициент трансформации.
Добротность выходного контура при его полном включении Q=RэRi/(Rэ+Ri)2pifoL2 снижается из-за шунтирующего действия выходного сопротивления транзистора Ri. У мощных МДП-транзисторов Ri невелико и обычно не превышает десятков килоом. Поэтому для увеличения Q2 используется неполное включение контура.
Полоса пропускания выходного контура 2Δf2=fo2/Q2, а частота резонанса fo2=l/2piSqr(L2C2). В КВ-диапазоне такой усилитель может обеспечить Ки до нескольких десятков.
Рис.4. Усилитель мощности на МДП-транзисторе3.4. Усилитель мощности на основе ОУ
Для получения больших выходных токов к выходу ОУ можно подключить мощный транзисторный повторитель (рис.5,а). В примере использован неинвертирующий усилитель, но повторитель можно подключать к любому операционному усилителю. Сигнал обратной связи снимается с эмиттера; следовательно, обратная связь определяет нужное выходное напряжение независимо от падения напряжения
. При использовании этой схемы возникает обычная проблема, связанная с тем, что повторитель может только отдавать ток (для п-р-п-транзистора). Проблема решается применением двухтактного варианта схемы (рис.5,б). Ограниченная скорость, с которой может изменяться напряжение на выходе (скорость нарастания), накладывает серьезные ограничения на быстродействие усилителя в переходной области и вызывает переходные искажения. Если усилитель будет использоваться в системе с малым быстродействием, то смещать двухтактную пару в состоянии покоя не нужно, так как переходные искажения будут в основном устранены за счет обратной связи. 
Рис.5 Усилитель мощности на основе ОУ. 
4. Расчет параметровБыла выбрана схема усилителя мощности на основе операционного усилителя (рис.6).
Рис.6 Усилитель мощности класса А на основе ОУ.
В соответствии с техническим заданием
и 
. Следовательно максимальная мощность, рассеиваемая в нагрузке будет равна: 
.Резистор
: 
. Максимальная мощность, рассеиваемая на будет равна: 
.Параметры транзистора:
; 
В схеме используем транзистор КТ815В, удовлетворяющий этим требованиям (при моделировании был использован его зарубежный аналог BD135-16/PLP).В качестве операционного усилителя возьмем микросхему AD822AN (два операционных усилителя в одном корпусе).
Коэффициент передачи напряжения
, 
, => 
. Т.е. выберем 
.
5. Моделирование5.1. Cir-скрипт
**** CIRCUIT DESCRIPTION
*****************************************************************************
** Creating circuit file "111-schematic1-121.sim.cir"
*Libraries:
* Local Libraries :
* From [PSPICE NETLIST] section of C:\Program Files\Orcad\PSpice\PSpice.ini file:
.lib "nom.lib"
*Analysis directives:
.TRAN 0 2ms 0
.PROBE V(*) I(*) W(*) D(*) NOISE(*)
.INC ".\111-SCHEMATIC1.net"
**** INCLUDING 111-SCHEMATIC1.net ****
* source 111
V_V3 N01014 0 4Vdc
R_R11 0 N00947 10k
X_U8 N09141 N00947 N01014 N00672 N07999 AD822A/AD
R_R12 N00947 N00623 10k
Q_Q3 N01014 N07999 N00623 QBD135-16/PLP
R_R9 0 N00623 16
V_V1 N09141 0
+SIN 0 100m 1000 0 0 0
R_R10 N00672 N00623 16
V_V4 0 N00672 4Vdc
**** RESUMING 111-schematic1-121.sim.cir ****
.END
**** Diode MODEL PARAMETERS
*****************************************************************************
X_U8.DX
IS 1.000000E-15
**** BJT MODEL PARAMETERS*****************************************************************************
QBD135-16/PLP X_U8.NPN X_U8.PNP
NPN NPN PNP
IS 48.150000E-15 100.000000E-18 100.000000E-18
BF 124.2 120 120
NF .9897 1 1
VAF 222 150 150
IKF 1.6
ISE 13.890000E-15
NE 1.6
BR 13.26 1 1
NR .9895 1 1
VAR 81.4 15 15
IKR .29
ISC 129.500000E-15
NC 1.183
RB .5 2.000000E+03 2.000000E+03
RBM .5
IRB 1.000000E-06
RE .165 4 4
RC .096 200 900
CJE 124.300000E-12
VJE .7313
MJE .3476
CJC 30.400000E-12
VJC .5642
MJC .4371
XCJC .15
MJS .333
FC .9359
TF 647.800000E-12
XTF 29
VTF 2.648
ITF 3.35
TR 0
CN 2.42 2.42 2.2
D .87 .87 .52
**** Junction FET MODEL PARAMETERS
*****************************************************************************
X_U8.JX
NJF
VTO -2
BETA 767.000000E-06
IS 12.500000E-12
**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C
*****************************************************************************
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
(N00623) .0011 (N00672) -4.0000 (N00947) 572.9E-06 (N01014) 4.0000
(N07999) .7963 (N09141) 0.0000 (X_U8.4) 1.7353 (X_U8.5) 3.8675
(X_U8.6) 3.8673 (X_U8.7) 800.1E-06 (X_U8.8) 0.0000 (X_U8.9) -.1141
(X_U8.10) 1.0000 (X_U8.11) 286.5E-06
(X_U8.12) 57.28E-09 (X_U8.18) -.1141
(X_U8.20) 3.2876 (X_U8.21) -1.6155
(X_U8.22) -2.3417 (X_U8.23) -2.9755
(X_U8.24) -3.3851 (X_U8.26) -2.4091
(X_U8.30) 0.0000 (X_U8.51) -4.0150
(X_U8.52) -4.0150 (X_U8.96) 4.0100
(X_U8.97) 4.0100 (X_U8.98) 0.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
V_V3 -2.507E-01
V_V1 1.500E-11
V_V4 -2.506E-01
X_U8.V1 -1.954E-13
X_U8.V2 1.115E-12
X_U8.V3 -1.130E-06
X_U8.V4 -1.166E-06
X_U8.VP 2.505E-03
X_U8.VN 2.121E-04TOTAL POWER DISSIPATION 2.01E+00 WATTS
JOB CONCLUDED
TOTAL JOB TIME .19
** Creating circuit file "111-schematic1-121.sim.cir"
*Libraries:
* Local Libraries :
* From [PSPICE NETLIST] section of C:\Program Files\Orcad\PSpice\PSpice.ini file:
.lib "nom.lib"
*Analysis directives:
.TRAN 0 2ms 0
.PROBE V(*) I(*) W(*) D(*) NOISE(*)
.INC ".\111-SCHEMATIC1.net"